浅析液压支架不同检测标准间的主要区别

张学东，姬庆涛，王传齐

兖矿东华重工有限公司 山东邹城 273500

液压支架是煤矿井工开采的重要支护设备，其工作性能及可靠性直接影响煤矿的生产安全。随着煤炭高产高效及绿色安全开采技术的推广，作为支护设备的液压支架必然向大采高、高工作阻力、高性能、高寿命、高可靠性方向发展，设备性能日趋完善。随着重型高端液压支架的推广应用，在大工作阻力、高支护性能、高可靠性的要求下，液压支架研发制造检测技术取得长足发展，装备性能日趋完善[1]。

近年来，我国重点煤机制造企业实际执行的产品标准，已过渡到 GB 25974.1—2010《煤矿用液压支架 第 1 部分：通用技术条件》和 MT/T 587—2011《液压支架结构件制造技术条件》，逐步与国际同类标准接轨[2-3]。产品的结构强度、耐久性能等方面已接近国际先进水平。随着研发制造技术的不断提升，国内各液压支架供应商也不再仅仅满足于国内煤机市场，积极投身于全球的井工开采装备市场竞争中。目前，已经顺利出口至美国、俄罗斯、澳大利亚、印度、德国、乌克兰、土耳其等多个煤炭生产大国。在这些出口的目的地，除俄罗斯和乌克兰等独联体国家采用其独有的认证标准外，其余多数国家均要求按照不低于欧洲标准 EN1804 执行 (取得 CE 认证)，而美国和澳大利亚的客户还可能会要求执行更高的CONSOL 标准。

1 检测标准简介

国家标准 GB 25974.1—2010《煤矿用液压支架第 1 部分：通用技术条件》是在保留原煤炭行业标准MT 312—2000 部分内容的基础上，非等效采用了欧洲标准 EN 1804.1—2001 的相关内容制定的[4-5]。根据不同的用户需求，将液压支架分为 A 类和 B 类。A类主要对标的是全球煤机市场，笔者主要将此部分内容与其他标准进行对比分析。

欧洲标准 EN 1804.1—2010《液压支架安全要求第一部分：支架和一般性要求》在欧共体范围内的各个国家具有国家标准的地位，所有欧共体国家的液压支架设备均执行此标准。由于很长一段时间内，欧洲作为全球井工开采高端装备的来源地，全球多数国家均认可通过 CE 认证 (即通过欧洲标准检测)的设备，也是目前我国设备出口到非独联体国家普遍执行的一种标准。

CONSOL 标准不是严格意义上的国家 (际)标准，因其最早主要是应用于美国 CONSOL Energy 公司使用的液压支架设备上而得名。由于其要求严苛，逐步被一些其他矿业公司采用而在行业内形成了一种认知，通过 CONSOL 检测的液压支架也即代表了目前世界上最高端的设备研发和制造水平。当然，由于其太过严苛，通过率极低，现在多数执行的 CONSOL标准是一个高于 EN 1804.1—2010 的相对低配版本“CONSOL 欧洲标准”。因此，笔者在进行对比时，将 CONSOL 标准按“CONSOL 欧洲”和“CONSOL Energy 美国”加以区分。

2 适用范围

各类标准适用的液压支架类型不同，具体对比如表 1 所列。

表1 不同标准适用的液压支架类型Tab.1 Types of hydraulic support suitable for various standards

从表 1 可以看出，GB 25974.1 和 EN 1804.1 的适用范围较为广泛，这也是 2 个标准的国家属性所决定的，此类标准必须覆盖所有可能使用的液压支架类型；CONSOL 标准的适用范围则要窄得多，因为该标准更多的属性是制造商和用户间达成的某种协议性质，只针对协议所涉及的具体液压支架类型。

3 负载方式

液压支架耐久试验循环加载的过程在不同标准间也有着较大的区别[5-7]，如图 1 所示。在此将着重在负载载荷、负载循环和负载项目 3 个方面进行对比说明。

图1 液压支架耐久试验循环加载过程Fig.1 Circulative loading process of durability test for hydraulic support

3.1 负载载荷

不同标准测试过程加载的载荷详细对比如表 2 所列。

表2 不同标准测试的负载载荷对比Tab.2 Comparison of load tested according to various standards

从表 2 可以看出，GB 25974.1 和 EN 1804.1 耐久试验的载荷大小和变动幅度均一致，而 CONSOL 标准中最大载荷试验压力更大，且最大载荷与最小载荷间变化范围更宽，对液压支架整体的耐久性能要求更为严苛。

3.2 负载循环

不同标准测试过程执行的负载循环次数 (最低要求)对比如表 3 所列。

由表 3 可以看出，GB 25974.1 中 2 种支架类型均比 EN 1804.1 要求多 1 000 次负载循环，这 1 000 次负载循环是 GB 25974.1 额外增加的柱窝加载试验；CONSOL 标准则均是不低于 30 000 次负载循环。单纯从负载循环的次数上来讲，几个标准大同小异，相差不大，细节上的不同将结合负载项目的对比详细进行分析。

表3 不同标准测试的负载循环次数 (最低要求)Tab.3 Load circulating times (minimum requirement)tested according to various standards

3.3 负载项目

不同标准测试过程执行的负载项目对比如表 4、5 所列。

表4 GB 25974.1 与 EN 1804.1 负载项目对比Tab.4 Comparison of GB25974.1 and EN1804.1 in load item

表5 CONSOL 标准负载项目对比Tab.5 Comparison of CONSOL standard in load item

由表 4、5 结合表 3 可以看出，GB 25974.1 与 EN 1804.1 负载项目基本一致，只在额外增加了 1 000 次负载循环，专门针对柱窝进行加载试验；且自第 7 项之后，均为单项加载模式 (底座和顶梁不同时放置试验垫块)。CONSOL 欧洲和 CONSOL Energy 美国 2 个标准中的负载项目、加载形式完全一致，均为复合加载模式 (底座和顶梁同时加试验垫块)。虽然加载循环次数上相差无几，但在负载项目和加载形式上，CONSOL 标准的测试条件明显更为苛刻，对液压支架整体的疲劳寿命要求更高。

4 验收标准

不同标准对液压支架测试后合格与否的判定标准对比如表 6 所列。

在液压支架测试后的验收标准中，各标准不仅对原材料和焊缝的要求有所不同，对一些重点部位的残余变形也有着不同的规定。

表6 不同标准测试后的合格判定要求Tab.6 Qualification requirements of various standards

从表 6 可以直观看出，所有标准对于原材料出现的裂纹均是零容忍，只要出现原材料的破坏，则液压支架本次测试的结果即为不合格。而对于焊缝和残余变形的要求则不尽相同，GB 25974.1 对焊缝裂纹和残余变形虽然有量化的要求，但相对于 CONSOL 欧洲和 CONSOL Energy 美国则较为宽松；EN 1804.1 中虽对焊缝和残余变形均没有做量化的规定，但在实际中则是执行 CONSOL 欧洲标准的相关要求，还是要高于 GB 25974.1 的要求；CONSOL Energy 美国不仅要求焊缝不得出现裂纹，且残余变形也是这几个标准中最小的，整体要求最为严苛，也最不容易达到，是目前国内外液压支架检测标准中的最高等级。

5 结语

从各标准对比可以看出，目前液压支架产品国内执行的 GB 25974.1 标准与国外的相关标准尚未完全接轨，而且国内液压支架的研发制造关注点仍停留在通过了多少次负载测试循环上，对于测试载荷的幅度和过载系数的关注度明显不足，这也是国内液压支架的疲劳寿命和耐久性能仍未达到世界最高水平的重要原因之一。

此外，国内液压支架的研发制造仍过于保守，支架的总体质量较国外同类支架重约 10%～20%，局部安全系数很大，但整体结构的疲劳寿命并没有有效提高。国外支架可实现 90 000 次寿命循环，国内目前还没有一家设备供应商敢于承诺设备满足 90 000 次寿命循环。因此，只有通过提高液压支架研发制造单位对国内外标准间不同要求的认识，找准差距，努力创新，促进国内标准与国际标准的完全接轨，才能推进液压支架研发及制造质量的全面提升，达到或超越世界最高水平，更好地满足全球用户对液压支架轻量化、高可靠性、更长使用寿命的预期，促进行业的蓬勃发展。